土木工程的特點(diǎn)與發(fā)展

徐旭軍

摘要：土木工程從遠(yuǎn)古時(shí)期就已經(jīng)存在，由原始的伐木采石，建造出模仿天然掩蔽物的人類(lèi)居住場(chǎng)所，到新時(shí)期的超高層建筑、水利工程、超高長(zhǎng)跨度橋梁，土木工程的發(fā)展與變化，代表了人類(lèi)發(fā)展的歷程。在歷史的發(fā)展過(guò)程中，土木工程的理論、分析手段、施工技術(shù)、地基處理都有了更多的發(fā)展與突破。本文闡述了其土木工程的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，希望可供相關(guān)從業(yè)者的參考借鑒。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代土木工程;特點(diǎn)分析;發(fā)展趨勢(shì)

引言

土木工程作為我國(guó)的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)，其直接關(guān)系到我國(guó)發(fā)展建設(shè)的速度。新型的技術(shù)不斷發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)土木工程造成較大沖擊，為順應(yīng)了其科技發(fā)展和時(shí)代潮流，土木工程必然會(huì)轉(zhuǎn)向新技術(shù)以及新材料的研究應(yīng)用中。

1土木工程的發(fā)展意義

土木工程的根本含義是征服大自然，通過(guò)人力實(shí)現(xiàn)自然界帶來(lái)的效果。隨著各項(xiàng)土木工程技術(shù)的發(fā)展，各種高層建筑拔地而起，橋梁、水利工程、公路使人們的生活更加便利。土木工程是提高人類(lèi)居住環(huán)境與交通的核心產(chǎn)業(yè)，提高土木工程建設(shè)水平，完善土木工程發(fā)展體系，實(shí)現(xiàn)社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)共同發(fā)展的根本性目標(biāo)，是土木工程發(fā)展的重點(diǎn)。人類(lèi)需要良好的生存空間，舒適的生活環(huán)境，為了獲得更好的居住環(huán)境，更加優(yōu)秀的土木工程技術(shù)將不斷出現(xiàn)。

2土木工程特點(diǎn)分析

2.1建筑材料方面

高強(qiáng)輕質(zhì)的新材料不斷出現(xiàn)。比鋼輕的鋁合金、鎂合金和玻璃纖維增強(qiáng)塑料（玻璃鋼）已開(kāi)始應(yīng)用。但是這些材料有些彈性模量偏低，有些價(jià)格過(guò)高，應(yīng)用范圍受到限制，因而尚待作新的探索。另外，對(duì)提高鋼材和混凝土的強(qiáng)度和耐久性，雖已取得顯著成果，仍繼續(xù)進(jìn)展。

2.2工程地質(zhì)和地基方面

建設(shè)地區(qū)的工程地質(zhì)和地基的構(gòu)造及其在天然狀態(tài)下的應(yīng)力情況和力學(xué)性能，不僅直接決定基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工，還常常關(guān)系到工程設(shè)施的選址、結(jié)構(gòu)體系和建筑材料的選擇，對(duì)于地下工程影響就更大了。工程地質(zhì)和地基的勘察技術(shù)，目前主要仍然是現(xiàn)場(chǎng)鉆探取樣，室內(nèi)分析試驗(yàn)，這是有一定局限性的。為適應(yīng)現(xiàn)代化大型建筑的需要，急待利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)來(lái)創(chuàng)造新的勘察方法。

2.3工程規(guī)劃方面

以往的總體規(guī)劃常是憑借工程經(jīng)驗(yàn)提出若干方案，從中選優(yōu)。由于土木工程設(shè)施的規(guī)模日益擴(kuò)大，現(xiàn)在已有必要也有可能運(yùn)用系統(tǒng)工程的理論和方法以提高規(guī)劃水平。特大的土木工程，例如高大水壩，會(huì)引起自然環(huán)境的改變，影響生態(tài)平衡和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等，這類(lèi)工程的社會(huì)效果是有利也有弊。在規(guī)劃中，對(duì)于趨利避害要作全面的考慮。

2.4工程設(shè)計(jì)方面

人們努力使設(shè)計(jì)盡可能符合實(shí)際情況，達(dá)到適用、經(jīng)濟(jì)、安全、美觀的目的。為此，已開(kāi)始采用概率統(tǒng)計(jì)來(lái)分析確定荷載值和材料強(qiáng)度值，研究自然界的風(fēng)力、地震波、海浪等作用在時(shí)間、空間上的分布與統(tǒng)計(jì)規(guī)律，積極發(fā)展反映材料非彈性、結(jié)構(gòu)大變形、結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)以及結(jié)構(gòu)與巖土共同作用的分析，進(jìn)一步研究和完善結(jié)構(gòu)可靠度極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等理論;同時(shí)發(fā)展運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)的高效能的計(jì)算和設(shè)計(jì)方法等。

2.5工程施工方面

隨著土木工程規(guī)模的擴(kuò)大和由此產(chǎn)生的施工工具、設(shè)備、機(jī)械向多品種、自動(dòng)化、大型化發(fā)展，施工日益走向機(jī)械化和自動(dòng)化。同時(shí)組織管理開(kāi)始應(yīng)用系統(tǒng)工程的理論和方法，日益走向科學(xué)化;有些工程設(shè)施的建設(shè)繼續(xù)趨向結(jié)構(gòu)和構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化和生產(chǎn)工業(yè)化。這樣，不僅可以降低造價(jià)、縮短工期、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且可以解決特殊條件下的施工作業(yè)問(wèn)題，以建造過(guò)去難以施工的工程。

3土木工程的發(fā)展趨勢(shì)分析

3.1高性能材料的發(fā)展

鋼材將朝著高強(qiáng)、具有良好的塑性、韌性和可焊性方向發(fā)展。日本、美國(guó)、俄羅斯等國(guó)家已經(jīng)把屈服點(diǎn)為700N/mm2以上的鋼材列人了規(guī)范;如何合理利用高強(qiáng)度鋼也是一個(gè)重要的研究課題。高性能混凝土及其它復(fù)合材料也將向著輕質(zhì)、高強(qiáng)、良好的韌性和工作性方面發(fā)展。

3.2向虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展

溝通的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在土木工程提供了一種新觀點(diǎn)和方法，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)等高新技術(shù)的綜合。虛擬技術(shù)是一種新的人機(jī)交互技術(shù)，讓人仿佛置身在現(xiàn)實(shí)世界中，一方面，將廣泛應(yīng)用于工程項(xiàng)目招標(biāo)投標(biāo)、施工過(guò)程和方法可以很好的進(jìn)行清算，其計(jì)算在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工過(guò)程仿真、復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程更有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。但環(huán)境模擬技術(shù)及相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備是目前瓶頸耐久性土木工程研究。通過(guò)實(shí)現(xiàn)虛擬技術(shù)來(lái)解決這些問(wèn)題是一個(gè)最可能的是未來(lái)的發(fā)展方向。這種方法受到信息接收者經(jīng)驗(yàn)的限制，使得使用這種方法交流起來(lái)比較困難。虛擬技術(shù)是一種新的人機(jī)交互技術(shù)，可以將施工過(guò)程和方法很好的變現(xiàn)出來(lái)，通過(guò)虛擬技術(shù)的實(shí)現(xiàn)來(lái)解決這些問(wèn)題是未來(lái)最可能的發(fā)展方向之一。

3.3環(huán)境工程

環(huán)境問(wèn)題特別是氣候變異的影響將越來(lái)越受到重視，土木工程與環(huán)境工程融為一體。城市綜合癥、海水上升、水污染、沙漠化等問(wèn)題與人類(lèi)的生存發(fā)展密切相關(guān)，又無(wú)一不與土木工程有關(guān)。較大工程建成后對(duì)環(huán)境的影響乃至建設(shè)過(guò)程中的振動(dòng)、噪聲等都將成為土木工程師必須考慮的問(wèn)題。

3.4建筑工業(yè)化

建筑長(zhǎng)期以來(lái)停留在以手工操作為主的小生產(chǎn)方式上。解放后大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)建設(shè)推動(dòng)了建筑業(yè)機(jī)械化的進(jìn)程，特別是在重點(diǎn)工程建設(shè)和大城市中有一定程度的發(fā)展，但是總的來(lái)說(shuō)落后于其他工業(yè)部門(mén)，所以建筑業(yè)的工業(yè)化是我國(guó)建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。要正確理解建筑產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化和多樣化的關(guān)系，盡量實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn);要建立適應(yīng)社會(huì)化大生產(chǎn)方式的科學(xué)管理體制，采用專(zhuān)業(yè)化、聯(lián)合化、區(qū)域化的施工組織形式，同時(shí)還要不斷推進(jìn)新材料、新工藝的使用。

3.5新能源和能源多極化

能源問(wèn)題是當(dāng)前世界各國(guó)極為關(guān)注的問(wèn)題，尋找新的替代能源和能源多極化的要求是21世紀(jì)人類(lèi)必須解決的重大課題。這也對(duì)土木工程提出了新的要求，應(yīng)當(dāng)予以足夠的重視。

此外，由于我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì)還不發(fā)達(dá)，基礎(chǔ)設(shè)施還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人民生活和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求，所以在基本建設(shè)方面還有許多工作要做。并且在土木工程的各項(xiàng)專(zhuān)業(yè)活動(dòng)中，都應(yīng)考慮可持續(xù)發(fā)展。這些專(zhuān)業(yè)活動(dòng)包括：建筑物、公路、鐵路、橋梁、機(jī)場(chǎng)等工程的建設(shè)，海洋、水、能源的利用以及廢棄物的處理等。

3.6向信息化趨勢(shì)發(fā)展

加快信息化建設(shè)并帶動(dòng)工業(yè)化，這是我們的國(guó)家提出的新時(shí)代的奮斗目標(biāo)。信息化建設(shè)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、智能信息處理技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)等進(jìn)行改造。通過(guò)信息化建設(shè)，使傳統(tǒng)控制方式下一些較難實(shí)現(xiàn)的高難度項(xiàng)目成為可能，信息化技術(shù)將全面革新設(shè)計(jì)技術(shù)和施工技術(shù)，在土木工程界已發(fā)揮了巨大的作用。以數(shù)字化信息處理技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為背景的技術(shù)服務(wù)系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)過(guò)渡到基于網(wǎng)絡(luò)的并行設(shè)計(jì)和協(xié)同控制，解決這一復(fù)雜設(shè)計(jì)系統(tǒng)的管理與協(xié)調(diào)需要協(xié)同技術(shù)。信息化的社會(huì)背景為只能建筑的興起提供了更為廣闊的空間，對(duì)信息資源和對(duì)使用者的信息服務(wù)及其與建筑的優(yōu)化組合，使人們獲得投資合理，都將被納入計(jì)算機(jī)輔助施工技術(shù)系統(tǒng)之中。

結(jié)語(yǔ)

我國(guó)土木工程部分領(lǐng)域已經(jīng)在世界中名列前茅，但是土木工程理論、設(shè)計(jì)、施工中還存在一些問(wèn)題。為了提高我國(guó)土木工程建設(shè)水平，需要積極學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國(guó)家土木工程技術(shù)，合理運(yùn)用土木工程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)騰飛發(fā)展。在未來(lái)的土木工程研究中，需要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)形式、建筑材料、施工工藝等探索與研究，也需要加強(qiáng)土木工程理論與技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)更大的突破?？傊瑸榱颂岣呶覈?guó)土木工程建設(shè)水平，需要積極學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國(guó)家土木工程技術(shù)，合理運(yùn)用土木工程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)騰飛發(fā)展。

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